https://gihyo.jp/book/2014/978-4-7741-6426-7

2.5 プロセッサの高速か技術

スーパースカラ実行

• スーパースカラプロセッサ：毎サイクル複数命令実行
• 初期は整数演算命令と浮動小数点演算命令は並列で実行できる

Out-of-Order実行

• 真の依存性
• ハードウェアのやりやすい実行順序に変更
• リザベーションステーション
• レジスタリネーミング
  • 論理レジスタを物理レジスタに割り当てる
  • 構成の例32個の論理レジスタに対して48個の物理レジスタを持つ
    • → 物理レジスタの方が多い。

条件分岐予測

• 空きサイクルを減らすための方法

分岐予測とループの回数

• 条件分岐のアドレスより前方に分岐する場合は成立

  • → 分からなかった。

• 2ビット飽和カウント

  • →なんとなく分かったけど完全には分かっていない。「条件が成立して分岐が成立」とはたとえば不forループだと、ループが続く方なのかそれともループが抜ける方なのか？
  • →なぜ13bit必要なのかが分からない。「カウンタが入り混じる」が分からない。

• ローカル履歴

  • 過去のNot Take, Takenの履歴を記憶する
  • → 全然分からなかった

リターンアドレススタック

• CALL命令の次命令のアドレスは必ずRETURN命令のジャンプ先

BTB(Branch Target BUffer)

• → なんとなく分かったような気がするが。。。

プリフェッチ

• ネクストラインプリフェッチ
• ストライドプリフェッチ
• ソフトウェアプリフェッチ
  • プリフェッチ命令

可変長命令をRISC命令に分解して実行

• 固定長の命令に変換すると、パイプライン命令を効率よく処理できる
• Intel μOP

• IPS(Instruction per Second)
• IPC(Instruction per Cycle)
• CPI(Cycle per Instruction)

階層キャッシュの速度

• rdtsc命令

2.6章

性能を引き出すプログラミング

• C言語の2次元配列は列方向の順にメモリが格納される
• →構造体の配列は、コンパイラがよしなにやってくれないのだろうか？キャッシュラインの有効利用はどの程度メリットがあるのか？
• 割り算は時間がかかる。
  • →なぜ？
• 割り算はパイプライン処理ができない
  • →なぜ？
• →性能を意識してプログラミングすると、可読性の低いコードになりそう。ここまでシビアに考えるときは、どういうときだろうか？

2.7章 マルチプロセス

• メモリ管理機構(MMU)
• セグメント方式
  • 断片化が問題になる
• ページ方式が採用されている
  • 断片化は起こらない
  • ページテーブルはプロセスごとに作られる
• ページテーブルは、ページテーブル専用のキャッシュメモリに置かれる。TLB(Translation Lookaside Buffer）によってアドレスを変換する
• ラージページもサポートしている